功率转换效率高达15.5！卷对卷印制钙钛矿太阳能电池能效创最高纪录

瞻观前沿

钙钛矿作为新兴的太阳能电池材料，具有良好的光电转换性能，但传统生产工艺复杂，成本高昂，限制了其在大规模应用中的发展。

近日，由英国剑桥大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)等机构科学家组成的国际科研团队，历经10年研发，利用钙钛矿创造了下一代卷对卷印制太阳能电池能效新纪录，并于12日发表在《自然·通讯》杂志上。

据悉，这项研究的负责人之一、CSIRO首席研究科学家度晶·瓦克博士介绍说，他们最新研制出的印刷太阳能电池板利用了钙钛矿这一新兴的太阳能电池材料，这种材料可以配制成油墨并用于工业打印机。与此同时，他们还通过专业的碳油墨，减少了在生产中使用昂贵金属(如黄金)的需求，进一步降低了生产成本。

他们表示，这些电池在单个小面积电池的功率转换效率高达15.5%，串联互连电池的功率转换效率高达11.0%。这意味着他们成功地解决了低成本卷对卷生产大面积钙钛矿太阳能模块的关键难题。

更为重要的是，他们还在商用基板上展示了世界上首个完全卷对卷制造的钙钛矿太阳能模块(包括背电极)。这是一个里程碑式的突破，将为太阳能电池的生产带来革命性的变革。通过开发出一种钙钛矿碳油墨，以取代真空加工的金属电极，他们成功地降低了成本，实现了高通量、无真空地制造出钙钛矿太阳能电池。

（图片来源：摄图网）

技术价值观察

钙钛矿电池属于第三代新型太阳能电池，产品结构原理和硅基电池差异较大，需全新的工艺流程和产线设备，因此产业链环节差异较大。

钙钛矿电池产业链上游包括TCO玻璃、靶材、POE胶膜、丁基胶等辅材以及镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等设备，其中以镀膜设备(PVD、RPD)、涂布机、激光设备为核心;中游为钙钛矿电池及组件制造;下游为钙钛矿电池应用，包括BIPV(光伏建筑一体化)、车载光伏、室内光伏等。

科学家历经10年研发，研制出的印刷太阳能电池板利用了钙钛矿这一新兴的太阳能电池材料，这种材料可以配制成油墨并用于工业打印机。该技术处于钙钛矿电池产业链中游环节。

宏观市场观察

中国钙钛矿电池行业竞争者入场进程

从企业入场进程来看，天合光能、隆基绿能、晶澳科技等上市企业均较早入局电池行业;纤纳光电、万度光能、曜能科技、大正微纳、协鑫光电等非上市企业集中于2015年之后入场，专注钙钛矿电池研发;仁烁光能最晚入场，于2021年成立，为行业内唯一一家全钙钛矿叠层电池企业。

镀膜、涂布、激光刻蚀为制备过程核心环节

钙钛矿电池在结构上由多个功能薄膜叠加而成，其制备在方法上也是在基底上一层层累置薄膜而成。整个过程中三层薄膜(空穴传输层HTL、钙钛矿层、电子传输层ETL)制备最为关键，镀膜、涂布、激光刻蚀为核心环节，镀膜设备(PVD、RPD)、激光设备和涂布机为核心设备。

以反式平面结构为例，其工艺流程为：导电透明玻璃制备-激光P1刻蚀-制备第一传输层薄膜-退火/干燥-制备钙钛矿层薄膜-退火烘干-制备第二传输层薄膜-退火/干燥-激光P2刻蚀-底电极(背电极)制备-激光P3刻蚀-激光清边-测试分拣和封装。钙钛矿电池组件生产共需要镀膜设备、激光设备、涂布设备和封装设备4种设备，需进行3次镀膜、3次激光刻蚀+1次激光清边。制备过程中，材料、工艺、设备共同铸就钙钛矿电池企业的核心竞争力，钙钛矿电池产业化发展带来关键设备的投资机会。

钙钛矿电池生产效率高、制程耗时短

与晶硅太阳能电池相比，钙钛矿电池的制程耗时明显减少，一体化工厂生产效率大大提高。晶硅电池需要至少在四个不同的工厂分别加工硅料、硅片、电池、组件，单位制程至少需要3天以上，同时还需要大量的人力、运输成本等。根据协鑫纳米的数据，钙钛矿太阳能电池的生产流程较为简单，仅需45分钟就可将玻璃、胶膜、靶材、化工原料等在一个工厂内加工成组件，极大地缩短了制程耗时，简化了流程，价值高度集中。

中国钙钛矿电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前钙钛矿电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是 扬州市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于钙钛矿电池研发，成为潜在的钙钛矿电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为钙钛矿电池技术的先导区域。重点关注江苏省扬州市高邮市、江苏省常州市天宁区、江苏省常州市钟楼区等地的相关企业，以及这些地方对钙钛矿电池产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 电池 钛矿 太阳能电池 随笔